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Federbelastete Lamellenkupplung für Kraftfahrzeuge, insbesondere Zugmaschinen
Die Erfindung betrifft eine federbelastete Lamellenkupplung für Kraftfahrzeuge,
insbesondere Zugmaschinen, mit einer oder mehreren Lamellen, die mit einer mit einem
Antriebselement für das Getriebe versehenen Hohlwelle verbunden sind, die ihrerseits
auf dem Schaft der Kurbelwelle drehbar gelagert ist. Die mit dem Erfindungsgegenstand
zu lösende Aufgabe wird darin gesehen, die Kupplung sowohl baulich zu vereinfachen
als auch funktionstechnisch zu verbessern.
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Es sind federbelastete Reibungskupplungen für Fahrzeuge bekannt, bei
denen die mit Reibungsbelägen versehenen ringförmigen Lamellen an der Seite des
Schwungradkranzes befestigt sind. Die Motorkraft wird hierbei über die mit der Lamelle
in Reibungsverbindung stehenden federbelasteten Scheiben übertragen, die drehfest,
jedoch axial verschiebbar auf einer koaxial zum Kurbelwellenschaft drehbar, axial
jedoch nicht verschiebbar gelagerten Nabe angeordnet sind. Das an der Nabe vorgesehene,
in ein Zahnrad des Wechselgetriebes eingreifende Antriebsritzel dient der Übertragung
der Motorkraft auf das Getriebe, während auf der Nabe eine Riemenscheibe drehfest
angeordnet ist. Diese bekannten Kupplungen haben den Nachteil, daß das Massenträgheitsmoment
der vom Antrieb abschaltbaren Kupplungsteile zu groß ist, um ohne zusätzliche, beim
Vorgang des Entkuppelns auf die stillzusetzenden Teile einwirkende Bremseinrichtung
das Schalten der Getriebegänge zu ermöglichen.
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Bei einer anderen bekannten Kupplung ist die die Kupplungslamelle
tragende Nabe innen mit Keilprofil versehen und auf dem entsprechenden Außenprofil
einer Hohlwelle gelagert, die ihrerseits mittels Kugellagern im Getriebegehäuse
in axialer Richtung unbeweglich angeordnet ist. Diese Art der Lagerung der Lamellennabe
hat den Nachteil, daß sich beim Vorgang des Entkuppelns die Unterbrechung des Kraftflusses
zwischen Motorwelle und Getriebe nicht augenblicklich erreichen läßt. Dieser Nachteil
ist darauf zurückzuführen, daß die Lamellennabe infolge der relativ hohen Reibungskräfte,
die so lange an den Berührungsflächen zwischen Nabe und Hohlwellenprofil auftreten,
solange die Kupplungslamellen noch Reibungsschluß haben, nicht schnell und sicher
genug in axialer Richtung auszuweichen vermag.
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Die erwähnten Mängel werden gemäß der Erfindung im wesentlichen dadurch
beseitigt, daß die vorteilhaft auf dem Schaft der Kurbelwelle drehbar gelagerte
und mit einem Antriebselement für das Getriebe verbundene Hohlwelle, mit der die
Kupplungslamelle bzw. die Kupplungslamellen fest, jedoch zweckmäßig lösbar verbunden
sind, axial verschiebbar ist. Auf diese Weise ergibt sich einerseits eine bauliche
Vereinfachung der Kupplung, während andererseits die Funktion der Kupplung betriebssicherer
wird als bisher. Durch den leichten Aufbau von Lamelle und Hohlwelle bzw. durch
die direkte Verbindung zwischen beiden werden die umlaufenden Massen auf der Getriebeseite
der Kupplung derart verringert, daß die bisher erforderlich gewesene Kupplungsbremse
wegfallen konnte. Wegfallen können außerdem die bisher notwendig gewesenen Keilprofilverbindungen
zwischen Lamelle und Hohlwelle. Hieraus resultiert der Fortschritt, daß sich die
Schwungmassen in der Hauptsache auf der Seite der Kurbelwelle bzw. auf der Motorseite
der Kupplung befinden, während auf der Getriebeseite nur relativ geringe Massenkräfte
auftreten, so daß beim Ausrücken der Kupplung die Kraftübertragung auf das Triebwerk
des Fahrzeuges sofort völlig unterbunden wird, d. h. ein Nachlaufen von Getriebeteilen
vermieden ist. Das Schalten der Getriebegänge wird dadurch erleichtert, daß infolge
der sofortigen Unterbrechung der Kraftübertragung beim Entkuppeln ' die Zahnräder
des Wechselgetriebes sofort zum Stillstand kommen. Im ganzen gesehen läßt sich die
Kupplung leichter betätigen, wobei ein die Zahnräder schonendes, zügiges Schalten
der Gänge ermöglicht ist, was den Fahrkomfort erhöht.
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Bei lösbarer Verbindung zwischen Hohlwelle und Kupplungslamelle wird
man im Verschleißfall die ganze Lamelle einschließlich Kupplungsbelag auswechseln.
Bei fester Verbindung zwischen Hohlwelle und Kupplungslamelle können diese beiden
Teile zusammen aus einem einzigen Stück gefertigt sein. Das bringt eine weitere
bauliche Vereinfachung mit sich, die vor allem bei der Serienfertigung der Kupplungen
von Bedeutung ist. Außerdem brauchen im Verschleißfall lediglich die Kupplungsbeläge
ausgewechselt zu
werden. Um die Reibungskräfte zwischen der Hohlwelle
und dem Schaft der Kurbelwelle in beiden Richtungen, also sowohl in der Umfangsrichtung
als auch in axialer Richtung, möglichst gering zu halten, wird ferner vorgeschlagen,
die Hohlwelle ausschließlich in Nadellagern auf dem Schaft der Kurbelwelle zu lagern.
Das hat den Vorteil; daß nach dem Ausrücken der Kupplung einmal das Mitnehmen der
Lamelle durch die Kurbelwelle vermieden, zum anderen eine reibungsfreie axiale Verschiebung
der Lamelle ermöglicht wird. Außerdem läßt sich die Kupplung selbst bei starker
Belastung des Motors leicht bzw. beinahe kraftfrei betätigen.
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Eine weitere bauliche Vereinfachung ist gemäß der Erfindung dadurch
erzielt worden, daß der Drehmomentenanteil des losen Druckringes der Kupplung von
der Schwungscheibe aus unmittelbar über die Kupplungsfedern auf den Druckring übertragen
wird. Hierdurch können die bei den bekannten Kupplungen notwendig gewesenen zusätzlichen
Mitnehmer wegfallen. Vorteilhaft ist dabei der Druckring gegen eine Drehung relativ
zur Schwungscheibe lediglich durch Zapfen festgelegt, die in die Kupplungsfedern
eingreifen.
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Einzelheiten der Erfindung sind aus der nachstehenden Beschreibung
und der Zeichnung ersichtlich, die ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
veranschaulicht: Fig. 1 zeigt die Reibungskupplung im Schnitt gemäß der Linie I-I
der Fig. 2; Fig. 2 ist ein Querschnitt durch die Kupplung nach der Linie II-II der
Fig.1.
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Das als Gehäuseteil der Kupplung ausgebildete, auf das äußere Ende
des Schaftes 1 der Kurbelwelle 2 aufgesetzte Schwungrad 3 weist eine koaxiale zylindrische
Aussparung auf, deren Grund eine plane, rechtwinklig zu ihrer Achse verlaufende
Ringfläche darstellt. In diesem durch die Aussparung gebildeten Raum ist außer einer
beiderseits mit Reibungsbelägen 4 bzw. 5 versehenen Lamelle 6, die von einer auf
dem Schaft 1 drehbar gelagerten Hohlwelle 7 getragen wird, ein federbelasteter Druckring
8 mit parallelen Seitenflächen axial verschiebbar untergebracht. Auf der Innenseite
des Schwungrades 3 ist ein die Lamelle 6 und den Druckring 8 einschließender, der
Befestigung und Lagerung aller mit dem Schwungrad 3 umlaufenden Teile des Kupplungsmechanismus
dienender, mittels Schrauben 9 befestigter ringförmiger Deckel 10 angeordnet, der
mit mehreren zur Aufnahme der die Druckfedern 11 umgebenden Federbuchsen 12 dienenden
Bohrungen versehen ist. Auf dem Deckel 10 sind im Winkel von 120° zueinander versetzte
Schneidemager 13 angebracht, die zu beiden Seiten von je einem Führungssteg 14 und
15 eingeschlossen sind. Zwischen den jeweiligen zusammengehörigen Führungsstegen
ist, auf der Kante des Schneidenlagers 13 aufliegend, jeweils ein kippbarer, zweiarmiger
Druckhebel 16 angeordnet, der sich einerseits gegen das an der Mutter 17 befindliche
Widerlager 18 einer den Druckring 8 mit dem Druckhebel 16 verbindenden und durch
den Deckel 10 hindurchgeführten Zugstange 19 und andererseits mit entgegengesetzt
gerichteter Beanspruchung gegen einen sich seitlich auf den inneren Ring 20 eines
auch zur Übertragung axialer Drücke geeigneten Kugellagers aufliegenden Druckring
21 abstützt.
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Zum Einstellen des Anpreßdruckes des Druckringes 8 gegenüber der Lamelle
6 sind die Zugstangen 19, die die Druckhebel 16 mit dem Druckring 8 verbinden, mit
Gewinde versehen, auf das die mit dem Widerlager 18 versehenen Muttern 17 aufgeschraubt
und mittels je einer Gegenmutter 22 gesichert sind. Der zwischen dem Kugellager
und den inneren Armen der Druckhebel 16 eingelegte Druckring 21 ist mittels Federn
23 am Deckel 10 beweglich aufgehängt, so daß er an den Schwenkbewegungen der inneren
Arme teilzunehmen vermag.
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Während sich der innere Ring 20 des Kugellagers gegen einen Ansatz
des mit Kurbelwellendrehzahl umlaufenden Druckringes 21 abstützt, ist der äußere
Ring 24 des Kugellagers fest in der Kupplungsmuffe 25 eingepaßt. Auf dem Umfang
dieser Muffe 25 sind zwei sich in senkrechter Ebene einander gegenüberliegende,
mit einer bis zu ihrer jeweiligen Längsmittelachse reichenden Aussparung zylindrischen
Querschnittes versehene Verschiebehülsen 26 angeordnet, die ihrerseits auf zwei
fest am Kurbelgehäuse befestigten Führungsbolzen 27 gleitbar aufliegen. Die vertikal
im Kurbelgehäuse um ihre Längsachse drehbar gelagerte Kupplungswelle 28 ist mit
den beiden drehfest mit ihr verbundenen Schwenkhebeln 29 in der Weise mit den Verschiebehülsen
26 verbunden, daß die beiden Schwenkhebel 29 jeweils an einem auf die Verschiebehülsen
26 aufgesetzten Mitnehmerbolzen 30 angreifen, auf den zwecks Herabsetzung der Reibung
zusätzlich die Hülse 31 aufgesteckt ist.
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Die zur Übertragung der Motorkraft mit dem Antriebsritzel 32 für das
Getriebe versehene Hohlwelle 7 der Lamelle 6 ist mittels zweier jeweils zwischen
Begrenzungsringen 33 bzw. 34 eingebauten Nadellagern 35 und 36 auf dem Kurbelwellenschaft
1 gelagert. Durch diese Lagerung soll erreicht werden, daß beim Kupplungsvorgang
die Hohlwelle 7 der Lamelle 6 nicht nur relative Drehbewegungen gegenüber dem Kurbelwellenschaft
1 ausführt, sondern auch eine Verschiebung in Achsrichtung zuläßt. Um zu vermeiden,
daß der den Nadellagern 35 und 36 zugeführte Schmierstoff aus den Lagerstellen austritt,
ist am äußeren Ende eine Aussparung vorgesehen, die zur Aufnahme des Simmerringes
37 dient. Am Umfang des Schwungrades 3 sind gleichmäßig verteilt mehrere Bohrungen
38 vorgesehen, die dem während des Betriebes anfallenden Abrieb Gelegenheit zum
Entweichen geben sollen.
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Die Wirkungsweise der neuen Kupplung ist folgendermaßen: Wird das
in der Zeichnung nicht näher dargestellte, mittels eines Übertragungsgestänges mit
der Kupplungswelle 28 zwangläufig in Verbindung stehende Kupplungspedal betätigt,
so führen die an den Enden der Kupplungswelle 28 drehfest angeordneten Kupplungshebel
29 eine Schwenkbewegung aus, die ein Verschieben der Verschiebehülsen 26 in Richtung
des Schwungrades 3 bewirkt: Gleichzeitig nehmen an dieser Bewegung auch die Kupplungsmuffe
25, die mit den Verschiebehülsen 26 fest verbunden ist, sowie das an einer Aussparung
der Kupplungsmuffe sitzende Kugellager teil. Der durch die Verschiebung auf das
Kugellager ausgeübte Druck wird von diesem, und zwar von dem sich gegen den inneren
Ring des Kugellagers abstützenden Druckring 21, auf die inneren Arme der Druckhebel
16 übertragen. Diese Arme weichen infolge dieser Druckbeanspruchung nach der Kupplungslamelle
6 zu aus, was ein Kippen der auf den Schneidenlagern 13 ruhenden Druckhebel 16 um
ihre Auflagekante zur Folge hat. Da die außenliegenden Arme der Druckhebel 16 jeweils
über die Zugstangen 19 mit dem Druckring 8 in Zugverbindung stehen, wird dieser
entgegen der Wirkung der Federn 11 gleichzeitig am ganzen Umfang von dem Reibungsbelag
4 der Kupplungslamelle 6
abgehoben. Die jetzt unbelastete Kupplungslamelle
6 vermag auf Grund ihrer axial verschieblichen Lagerung auf dem Kurbelwellenschaft
1 dem Druckring 8 zu folgen. Damit ist auch die Reibungsverbindung zwischen dem
Belag 5 der Kupplung und der im Schwungrad 3 vorgesehenen Anlagefläche aufgehoben
und der Leerlauf der Kupplungslamelle 6 erzielt.
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Um den vorherigen Zustand der Reibungskupplung wieder herzustellen,
ist es zunächst erforderlich, daß das Kupplungspedal in seine Ausgangsstellung zurückschwenkt.
Hierdurch wiederum wird der durch das Kupplungspedal zuvor auf die inneren Arme
der Druckhebel 16 einwirkende Druck von diesen genommen, was zur Folge hat, daß
die Druckhebel 16 jetzt unter dem Einfluß der auf den Druckring 8 einwirkenden Druckfedern
11 in ihre ursprüngliche Lage zurückschwenken, wobei alle axial beweglichen Teile,
wie Kupplungsmuffe usw., ihre Ausgangsstellung einnehmen.